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动态平衡定义
内稳态是指生命系统维持稳定而统一的内部环境以使系统正常运作的能力。
- 它是一种与各种自然和环境因素达到平衡的趋势。
- 内稳态导致动态平衡,持续的变化不断发生,但稳定的条件被维持。
- 稳态主要参与管理活系统,如体温,各种流体的pH值,不同离子的浓度,并且主体糖水平的各种内部变量。
- 一些调节机制被采用以抵抗环境和身体因素身体的变化。
- 体内平衡可以通过单独的器官或同时通过整个身体来维持。
如何维持体内平衡?
维持稳态/稳态机制
稳态是由一个复杂的系统,由以特定顺序工作,以平衡给定的变量各个单元的维护。所有的体内平衡机制,包括四个独立的单元,它们是:
1.刺激
- 刺激的东西,在系统内引起的变化涉及的变量。
- 刺激表示变量已经离开了它的正常范围,开始了内环境平衡的过程。
- 其中一个例子就是由于各种原因,人体温度超过37°C。升高的温度表明身体的温度已经超过了它的高范围。
2.传感器/受体
- 传感器或感受器是体内平衡的传感单元,它在那里监测和响应身体的变化。
- 系统的变化由传感器来实现,然后传感器将信息发送给控制单元。
- 神经细胞和感受器,如热感受器和机械感受器,就是感受器/感受器的例子。
3.控制单元
- 一旦信息被发送到控制单元,它就会将改变的值记录为其正常值。
- 如果该值是从正常值不同,则控制中心启动对所述刺激的效应。
- 控制身体温度的大脑下丘脑中的热调节单元是控制单元的示例。
4.效应
- 效应器可以是肌肉、器官、腺体或其他类似的结构,它们是由来自控制单元的信号所激活的。
- 的效应是其在由所述控制单元起作用,使变量恢复到正常的值的目标。
- 效应器实质上抵消刺激以抵消其效果。
- 在温度调节的情况下,汗腺是效应体,受温度调节单位的作用而产生汗液,从而使体温值回到正常值。
反馈回路
反馈回路是一种有助于维持体内平衡的生物系统,其结果要么增强系统(正反馈),要么抑制系统(负反馈)。
当系统发生变化时,触发输出警报,反馈回路被激活。输出要么支持更改,要么禁止更改。
有两种类型的辅助动态平衡的过程反馈循环:
1.负反馈回路
- 大多数体内平衡过程是由负反馈循环维持的。
- 负反馈回路导致输出趋于最小化刺激效果以使系统稳定。
- 这些环倾向于抵消刺激并反对可能引发系统的刺激。
- 负反馈回路有两种条件下激活;
- 在第一种情况下,当一个变量的值(比如体温)高于其正常值时,就会导致激活,因此必须将其降下来。
- 在其他条件下,当变量的值低于正常值时,会引起激活,因此必须备份。
- 一个负反馈回路的一个例子是生产由当氧气的水平降低在体内被感测肾脏RBC的。
- 在自然界中可能类似于碳循环的情况下可能发生负反馈回路,其中根据碳排放浓度平衡。
2.正反馈回路
- 一些生物和自然系统可能利用正反馈回路,回路的输出往往会增加刺激的效果。
- 这个循环通常在需要快速发生并接近完成的过程中观察到。
- 因此,正反馈循环倾向于将过程推向完成,而不是平衡。
- 正反馈循环在身体中的一个例子是分娩的过程。在这种情况下,当婴儿的头推动子宫颈时,该区域的神经元被激活。这导致大脑发出信号,产生催产素,进一步增加子宫收缩,给子宫颈施加更大的压力,促进分娩。
- 正反馈回路和负反馈回路一样,在树上果实成熟的过程中都可以观察到。当一个水果成熟后,它会释放出乙烯气体,当它与附近的水果接触时,也会使它们成熟。
稳态调节的身体类型
许多稳态调节过程,平衡化学或物理参数,在人体中发生。通常,体内有三种类型的稳态调节,即:
1.体温调节
- 体温是主体,其是负责维持身体的核心温度内发生的过程。
- 热调节通过负反馈回路工作,其中一旦体温增加或减少到其正常温度,它就会恢复正常。
- 不同的体内平衡过程,如出汗、血管扩张抵消了升高的体温,而血管收缩、脂肪组织分解产生热量等过程则阻止了体温的下降。
- 体温调节的过程是由皮肤、皮肤系统的脂肪组织和大脑的下丘脑等器官维持的。
2.渗透调节
- OsmoreGulation是通过平衡流体和盐的浓度保持体内恒定渗透压的过程。
- 在这个过程中,多余的水或离子或其他分子如尿素被从身体中清除,以维持渗透平衡。
- 该方法的一个典型的例子是在尿以维持血液的渗透压的形式除去过量的水和离子排出血液中的。
- 肾素 - 血管紧张素系统及其他激素如抗利尿激素充当体的电解调节系统的使者。
3.化学规范
- 化学调节是通过产生激素平衡体内葡萄糖和二氧化碳等化学品浓度的过程。
- 在此过程中,如胰岛素增加激素的浓度时,以血糖水平升高,使水平恢复正常。
- 在呼吸系统中也观察到类似的过程,呼吸速率随着二氧化碳浓度的增加而增加。
例子
酸碱宿司
- 酸性基础稳态是调节体内细胞内和细胞外液的pH值的过程。
- 体内流体的pH平衡对于身体的正常生理学至关重要。
- 存在许多化学缓冲液存在于身体的不同部位,以防止溶液pH的pH变化。
- 在血浆中观察到另一种酸碱平衡的情况,其中过量的碳酸分解成氢离子和碳酸氢盐离子。
- 如果血液的pH值低时,氢离子被释放到尿液引起pH值提高,而如果血液的pH值高时,碳酸氢根离子被释放到尿液使pH值下降。
葡萄糖稳态
- 葡萄糖稳态是通过胰岛素和胰高血糖素激素的相反和平衡作用保持血液中所需的葡萄糖水平的过程。
- 血液中的葡萄糖水平对平衡身体的正常功能很重要。
- 当长时间禁食导致血糖水平降低时,胰高血糖素会将保留的糖原转化为葡萄糖,使血糖恢复平衡。
- 同样,当血液中葡萄糖含量高时,胰岛素会将葡萄糖转化为糖原,使血糖恢复平衡。
钙稳态
- 钙稳态是平衡体内钙水平的过程。
- 骨骼系统在维持钙稳态的重要作用。此外,甲状旁腺激素,维生素d,也降钙素发挥重要作用。
- 当血钙水平低时,甲状旁腺激素(PTH)导致破骨活动,导致骨脱矿,向血液中释放钙离子。
- 同时,甲状旁腺激素还能增加肾脏对钙的吸收,平衡血液中的钙水平。
- 然而,当血液中的钙水平为高时,甲状腺激素释放降钙素抑制破骨细胞活性和刺激骨的吸收活性。
- 同样,激素还通过肾脏降低钙的吸收,从而保持钙水平。
流体内稳态
- 流体稳态是保持的水和电解质在不同的体液浓度的过程。
- 这一概念的原理是,水被身体损失的量必须等于在体内平衡流体浓度采取的水的量。
- 当流体体积减小,则流体的增加中的电解质浓度,这导致垂体的激活腺体释放抗利尿激素,然后刺激肾保留水。
- 然而,当液体体积增加时,液体的电解质浓度降低。在这种情况下,肾脏的肾上腺皮质受到刺激,释放醛固酮激素,指导肾元保留钠和其他电解质。
血压动态平衡
- 血压稳态是维持心脏和血管血压的过程。
- 当血压高时,血管中的压力感受器就会绷紧,导致副交感神经系统激活循环系统。这造成了心输出量的减少和血管扩张,导致血压下降。
- 当血压较低时,血管中压力感受器的伸展减弱。这触发了循环系统的交感激活,导致心输出量增加和血管收缩。这些活动一起会导致血压升高。
应用/重要性
- 内稳态是维持生物内部环境处于最佳状态,使正常生理过程顺利进行的必要过程。
- 作为内稳态的结果,代谢反应由酶。
- 内稳态使身体在环境和其他因素发生变化时仍能正常工作。
- 稳态的临床应用之一是在治疗药物引起的败血症期间通过吞噬活性恢复免疫系统。
- 在身体内任何系统中的稳压监管中的任何失败都会影响系统的正常功能,其中一些条件甚至可能致命。
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